JPH10252537A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine

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Publication number
JPH10252537A
JPH10252537A JP9079147A JP7914797A JPH10252537A JP H10252537 A JPH10252537 A JP H10252537A JP 9079147 A JP9079147 A JP 9079147A JP 7914797 A JP7914797 A JP 7914797A JP H10252537 A JPH10252537 A JP H10252537A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
value
engine
neural network
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP9079147A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Kitamura
徹 北村
Akira Kato
彰 加藤
Shinichi Kitajima
真一 北島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a control value from becoming a remarkably improper value, so that good engine operation control can be performed, while utilizing a characteristic of a neural net. SOLUTION: A neural net inputting a plurality of engine operation parameters including a detection value of an air/fuel ratio sensor is used, cylinder-wise equivalent ratio HATAF is calculated (S1), a change amount ΔA/F thereof is calculated (S2). In accordance with the cylinder-wise equivalent ratio change amount ΔA/F, a basic fuel amount Ti is corrected, a fuel injection amount Tout is calculated (S4). A value of the engine operation parameter input to the neural net is limited within a range narrower than a range of parameter value which can be actually taken during operation of an engine.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ニューラルネット
を使用して内燃機関の燃料供給量、点火時期などを制御
することにより、内燃機関の作動を制御する制御装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling the operation of an internal combustion engine by controlling a fuel supply amount, an ignition timing and the like of the internal combustion engine using a neural network.

【0002】[0002]

【従来の技術】ニューラルネットを使用して内燃機関の
燃料供給量を制御するようにした空燃比制御装置が、既
に提案されている(例えば特開平8−74627号公
報)。この装置では、検出空燃比、燃料噴射量、エンジ
ン回転数、吸気管内圧などが、ニューラルネットの入力
パラメータとされ、ニューラルネットの出力値に応じて
燃料供給量が決定される。
2. Description of the Related Art An air-fuel ratio control device that controls the fuel supply amount of an internal combustion engine using a neural network has already been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-74627). In this device, a detected air-fuel ratio, a fuel injection amount, an engine speed, an intake pipe internal pressure, and the like are used as input parameters of a neural network, and a fuel supply amount is determined according to an output value of the neural network.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、検出したパラメータあるいは演算したパ
ラメータをそのままニューラルネットに入力しているた
め、入力パラメータ値がニューラルネットの結合係数を
決定する学習で使用した範囲を越えることがあり、その
ような場合には、ニューラルネットの出力値が著しく不
適切な値となることがあった。また、そのような事態を
回避するためには、機関の運転可能範囲のすべてのパラ
メータ値を使用した学習を行う必要があるが、機関の運
転可能範囲は非常に広いため、実際の使用状態における
すべての運転パラメータについて学習することは、非常
に困難であり、また学習のためのテストに要する時間も
膨大なものとなる。
However, in the above-described conventional apparatus, the detected parameters or the calculated parameters are directly input to the neural network, so that the input parameter values are used in the learning for determining the coupling coefficients of the neural network. In such a case, the output value of the neural network may be extremely inappropriate. Further, in order to avoid such a situation, it is necessary to perform learning using all the parameter values of the operable range of the engine, but since the operable range of the engine is very wide, in an actual use state, It is very difficult to learn all operating parameters, and the time required for the learning test is enormous.

【0004】また、内燃機関の制御装置では、演算され
た燃料噴射量等の制御量を監視して、その制御量が所定
上下限値の範囲内に入るようにリミット処理すること
は、従来より行われている。しかしながら、ニューラル
ネットの場合には、入力パラメータ値が想定範囲(学習
範囲)を越えると、出力値は不定となり、出力値の信頼
性がなくなるという特質があるため、出力値、すなわち
制御量にリミット処理をかけたとしても、そのリミット
範囲内であって不適切な値となる場合があった。すなわ
ち、制御量を上下限値の範囲内に限定するリミット処理
では、制御量が不適切となる事態を回避できないことが
あった。
In a control device for an internal combustion engine, it has been conventional to monitor a calculated control amount such as a fuel injection amount and limit the control amount so that the control amount falls within a range of predetermined upper and lower limits. Is being done. However, in the case of the neural network, if the input parameter value exceeds the assumed range (learning range), the output value becomes indefinite and the reliability of the output value is lost, so that the output value, that is, the control amount is limited. Even when the processing was performed, there were cases where the value was in the limit range and was an inappropriate value. That is, in the limit processing for limiting the control amount within the range of the upper and lower limits, it is sometimes impossible to avoid a situation where the control amount becomes inappropriate.

【0005】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、ニューラルネットの特性を生かしつつ、制御量が
著しく不適切な値となることを防止し、良好な機関作動
制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of this point, and it is possible to prevent the control amount from becoming extremely inappropriate and to perform good engine operation control while utilizing the characteristics of the neural network. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can be used.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、内燃機関の運転パラメータを入力とするニュ
ーラルネットを用いて、前記機関の作動を制御する内燃
機関の制御装置において、前記ニューラルネットに入力
される前記運転パラメータの値を、前記機関の運転中に
実際にとりうる値の範囲より狭い範囲内に制限する入力
制限手段を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine, which controls the operation of the internal combustion engine by using a neural network which inputs operating parameters of the internal combustion engine. An input limiting unit is provided for limiting the value of the operating parameter input to the net to a range narrower than a range of values that can be actually taken during the operation of the engine.

【0007】この構成によれば、ニューラルネットに入
力される機関運転パラメータの値が、機関の運転中に実
際にとりうる値の範囲より狭い範囲内に制限され、機関
の作動が制御される。
[0007] According to this configuration, the value of the engine operation parameter input to the neural network is limited to a range narrower than the range of values that can be actually taken during operation of the engine, and the operation of the engine is controlled.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は、本発明の実施の一形態に係る内燃
機関(以下単に「エンジン」という)及びその空燃比制
御装置の全体構成図であり、例えば4気筒のエンジン1
の吸気管2の途中にはスロットル弁3が設けられてい
る。スロットル弁3にはスロットル弁開度(θTH)セ
ンサ4が連結されており、当該スロットル弁3の開度に
応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット
(以下「ECU」という)5に供給する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) and an air-fuel ratio control device thereof according to an embodiment of the present invention.
In the middle of the intake pipe 2, a throttle valve 3 is provided. A throttle valve opening (θTH) sensor 4 is connected to the throttle valve 3, outputs an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 3, and supplies it to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 5. .

【0010】燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁
3との間且つ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接
続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射時間
(開弁時間)が制御される。
A fuel injection valve 6 is provided for each cylinder between the engine 1 and the throttle valve 3 and slightly upstream of an intake valve (not shown) of the intake pipe 2, and each injection valve is connected to a fuel pump (not shown). The fuel injection time (valve opening time) is controlled by a signal from the ECU 5 while being electrically connected to the ECU 5.

【0011】一方、スロットル弁3の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧(PBA)センサ12が設けられており、こ
の絶対圧センサ12により電気信号に変換された絶対圧
信号は前記ECU5に供給される。また、その下流には
吸気温(TA)センサ13が取付けられており、吸気温
TAを検出して対応する電気信号を出力してECU5に
供給する。
On the other hand, an intake pipe absolute pressure (PBA) sensor 12 is provided immediately downstream of the throttle valve 3, and an absolute pressure signal converted into an electric signal by the absolute pressure sensor 12 is supplied to the ECU 5. . Further, an intake air temperature (TA) sensor 13 is attached downstream thereof, detects the intake air temperature TA, outputs a corresponding electric signal, and supplies the electric signal to the ECU 5.

【0012】エンジン1の本体に装着されたエンジン水
温(TW)センサ14はサーミスタ等から成り、エンジ
ン水温(冷却水温)TWを検出して対応する温度信号を
出力してECU5に供給する。エンジン回転数(NE)
センサ15及び気筒判別(CYL)センサ16はエンジ
ン1の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付
けられている。エンジン回転数センサ15はエンジン1
のクランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位
置でパルス(以下「TDC信号パルス」という)を出力
し、気筒判別センサ16は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはECU5に供給される。
The engine water temperature (TW) sensor 14 mounted on the main body of the engine 1 is composed of a thermistor or the like, detects the engine water temperature (cooling water temperature) TW, outputs a corresponding temperature signal, and supplies it to the ECU 5. Engine speed (NE)
The sensor 15 and the cylinder discrimination (CYL) sensor 16 are mounted around a camshaft (not shown) of the engine 1 or around a crankshaft. The engine speed sensor 15 is the engine 1
A pulse (hereinafter referred to as a "TDC signal pulse") at a predetermined crank angle position every time the crankshaft rotates by 180 degrees, and the cylinder discriminating sensor 16 outputs a signal pulse at a predetermined crank angle position of a specific cylinder. These signal pulses are supplied to the ECU 5.

【0013】図1において、排気管21は、エンジン1
の各気筒に接続された排気マニホールドが集合された部
分(集合部)を示し、この排気管21には、排気ガス中
のHC,CO,NOx等の成分の浄化を行う触媒コンバ
ータ(三元触媒)23が配置されている。また排気管2
1の触媒コンバータ23の上流側には、比例型空燃比セ
ンサ22(以下「LAFセンサ22」という)が装着さ
れており、このLAFセンサ22は排気ガス中の酸素濃
度を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力しEC
U5に供給する。
In FIG. 1, an exhaust pipe 21 is
The exhaust pipe 21 is provided with a catalytic converter (three-way catalyst) for purifying components such as HC, CO, and NOx in exhaust gas. ) 23 are arranged. Exhaust pipe 2
On the upstream side of the first catalytic converter 23, a proportional air-fuel ratio sensor 22 (hereinafter referred to as "LAF sensor 22") is mounted. The LAF sensor 22 detects the oxygen concentration in the exhaust gas, and detects the detected value. Output an electrical signal according to EC
Supply to U5.

【0014】次に、排気還流機構(EGR)について説
明する。
Next, the exhaust gas recirculation mechanism (EGR) will be described.

【0015】吸気管2と排気管21との間にはバイパス
状に排気還流路25が設けられている。該排気還流路2
5は、その一端がLAFセンサ22より上流の排気管2
1に接続され、他端が吸気管2に接続されている。
An exhaust recirculation passage 25 is provided between the intake pipe 2 and the exhaust pipe 21 in a bypass shape. The exhaust gas recirculation path 2
5 is an exhaust pipe 2 whose one end is upstream of the LAF sensor 22.
1 and the other end is connected to the intake pipe 2.

【0016】また、排気還流路25の途中に排気還流量
制御弁(以下、EGR弁という)26が介装されてい
る。該EGR弁26は、弁室27とダイヤフラム室28
とからなるケーシング29と、前記弁室27内に位置し
て前記排気還流路25が開閉可能となるように上下方向
に可動自在に配設された楔形状の弁体30と、弁軸31
を介して前記弁体20と連結されたダイヤフラム32
と、該ダイヤフラム32を閉弁方向に付勢するばね33
とから構成されている。また、ダイヤフラム室28は、
ダイヤフラム32を介して下側に画成される大気圧室3
4と上側に画成される負圧室35とを備えている。
An exhaust gas recirculation amount control valve (hereinafter, referred to as an EGR valve) 26 is interposed in the exhaust gas recirculation passage 25. The EGR valve 26 includes a valve chamber 27 and a diaphragm chamber 28.
A wedge-shaped valve body 30 disposed in the valve chamber 27 and movably arranged in the vertical direction so that the exhaust gas recirculation passage 25 can be opened and closed; and a valve shaft 31.
Diaphragm 32 connected to the valve body 20 through
And a spring 33 for urging the diaphragm 32 in the valve closing direction.
It is composed of In addition, the diaphragm chamber 28
Atmospheric pressure chamber 3 defined on the lower side via diaphragm 32
4 and a negative pressure chamber 35 defined on the upper side.

【0017】また、大気室34は通気口34aを介して
大気に連通される一方、負圧室35は負圧連通路36に
接続されている。すなわち、負圧連通路36は吸気管2
に接続され、該吸気管2内の吸気管内絶対圧(負圧)P
BAが負圧連通路36を介して前記負圧室35に導入さ
れるようになっている。また、負圧連通路36の途中に
は大気連通路37が接続され、該大気連通路37の途中
には圧力調整弁38が介装されている。該圧力調整弁3
8は常閉型の電磁弁からなり、大気圧または負圧が前記
圧力調整弁38を介して前記ダイヤフラム室28の負圧
室35内に選択的に供給され、負圧室35は所定の制御
圧を発生する。
The atmosphere chamber 34 communicates with the atmosphere via a vent 34a, while the negative pressure chamber 35 is connected to a negative pressure communication passage 36. That is, the negative pressure communication passage 36 is connected to the intake pipe 2.
And the absolute pressure (negative pressure) P in the intake pipe in the intake pipe 2
BA is introduced into the negative pressure chamber 35 via the negative pressure communication passage 36. An atmosphere communication passage 37 is connected in the middle of the negative pressure communication passage 36, and a pressure regulating valve 38 is provided in the middle of the atmosphere communication passage 37. The pressure regulating valve 3
Reference numeral 8 denotes a normally closed solenoid valve, and the atmospheric pressure or the negative pressure is selectively supplied to the negative pressure chamber 35 of the diaphragm chamber 28 through the pressure regulating valve 38, and the negative pressure chamber 35 is controlled by a predetermined control. Generate pressure.

【0018】さらに、前記EGR弁26には弁開度(リ
フト)センサ39が設けられており、該リフトセンサ3
9は前記EGR弁26の弁体30の作動位置(弁リフト
量LACT)を検出して、その検出信号を前記ECU5
に供給する。なお、上記EGR制御はエンジン暖機後
(例えば、エンジン冷却水温TWが所定温度以上のと
き)に実行される。
Further, the EGR valve 26 is provided with a valve opening (lift) sensor 39.
9 detects the operating position (valve lift amount LACT) of the valve element 30 of the EGR valve 26, and outputs the detection signal to the ECU 5
To supply. The EGR control is executed after the engine is warmed up (for example, when the engine coolant temperature TW is equal to or higher than a predetermined temperature).

【0019】ECU5は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路5a、中央演算処理回路(以下「CPU」とい
う)5b、CPU5bで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段5c、前記燃料噴射
弁6に駆動信号を供給する出力回路5d等から構成され
る。
The ECU 5 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects a voltage level to a predetermined level, and converts an analog signal value into a digital signal value. The CPU 5b includes a storage unit 5c for storing various calculation programs executed by the CPU 5b, calculation results, and the like, an output circuit 5d for supplying a drive signal to the fuel injection valve 6, and the like.

【0020】CPU5bは上述の各種エンジン運転パラ
メータに基づいて、エンジン1の気筒別の空燃比を推定
するとともに目標空燃比を設定し、エンジン運転状態、
推定した気筒別空燃比及び目標空燃比に応じて前記TD
C信号パルスに同期して燃料噴射弁6の燃料噴射時間T
outを演算する。燃料噴射時間Toutは、燃料噴射
弁6による燃料噴射量に比例するので、本明細書中では
燃料噴射量ともいう。またCPU5bは、各種エンジン
運転パラメータに基づいてEGR弁26の目標リフト量
LCMDを算出し、検出した弁リフト量LACTが目標
リフト量LCMDと一致するように圧力調整弁38を制
御する。
The CPU 5b estimates an air-fuel ratio for each cylinder of the engine 1 and sets a target air-fuel ratio on the basis of the above-mentioned various engine operating parameters.
According to the estimated cylinder-by-cylinder air-fuel ratio and target air-fuel ratio, the TD
The fuel injection time T of the fuel injection valve 6 in synchronization with the C signal pulse
out is calculated. Since the fuel injection time Tout is proportional to the fuel injection amount by the fuel injection valve 6, it is also referred to as a fuel injection amount in this specification. The CPU 5b calculates a target lift amount LCMD of the EGR valve 26 based on various engine operation parameters, and controls the pressure adjustment valve 38 so that the detected valve lift amount LACT matches the target lift amount LCMD.

【0021】CPU5bは上述のようにして算出した結
果に基づく燃料噴射弁6及び圧力調整弁38の駆動信号
を、出力回路5dを介して出力する。
The CPU 5b outputs, via an output circuit 5d, drive signals for the fuel injection valve 6 and the pressure regulating valve 38 based on the results calculated as described above.

【0022】本実施形態では、ECU5は、特許請求の
範囲に記載した気筒別空燃比推定手段、空燃比推定手
段、空燃比制御手段、第1演算手段及び第2演算手段を
構成する。
In this embodiment, the ECU 5 constitutes a cylinder-by-cylinder air-fuel ratio estimating means, an air-fuel ratio estimating means, an air-fuel ratio controlling means, a first calculating means and a second calculating means.

【0023】上記したCPU5bによる気筒別空燃比の
推定は、各種エンジン運転パラメータを入力とするニュ
ーラルネットを用いて行い、空燃比を当量比に換算した
気筒別当量比HATAFを算出する。図2は、本実施形
態で採用したニューラルネットの概略構造を説明するた
め図である。このニューラルネットは、入力層、中間
層、出力層の3層構造を有するものとし、その学習アル
ゴリズムは、周知のバックプロパゲーション(Back-Pro
pagation)学習アルゴリズムを採用した。なお、学習ア
ルゴリズムは、ランダム探索法など他の手法を採用して
もよい。
The above-described estimation of the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio by the CPU 5b is performed using a neural network that inputs various engine operating parameters, and calculates the cylinder-by-cylinder equivalent ratio HATAF by converting the air-fuel ratio into an equivalent ratio. FIG. 2 is a diagram for explaining a schematic structure of the neural network employed in the present embodiment. This neural network has a three-layer structure of an input layer, an intermediate layer, and an output layer, and its learning algorithm is based on a well-known back-propagation (Back-Pro
pagation) Learning algorithm was adopted. Note that the learning algorithm may employ another method such as a random search method.

【0024】図2に示すように、入力層の各細胞(ニュ
ーロン)に入力される情報は、エンジン運転パラメータ
Xi(i=1〜n)であり、これらの情報は、結合係数
行列により重み付けされ、中間層の各細胞に入力され
る。中間層では、例えばシグモイド関数により各細胞毎
にその出力が決定され、入力層から中間層への処理と同
様に、結合係数行列により重み付けされた出力が出力層
に入力され、気筒別当量比ATAFが出力される。結合
係数行列の各係数は、実際に各気筒の排気ポートに空燃
比センサを装着して空燃比を実際に検出し、各運転パラ
メータ値に対して、検出した気筒別空燃比を教師データ
として、総誤差関数が最小となるように、バックプロパ
ゲーション学習アルゴリズムにより決定される。
As shown in FIG. 2, information input to each cell (neuron) in the input layer is an engine operation parameter Xi (i = 1 to n), and the information is weighted by a coupling coefficient matrix. Is input to each cell in the middle layer. In the intermediate layer, the output is determined for each cell by, for example, a sigmoid function, and similarly to the processing from the input layer to the intermediate layer, the output weighted by the coupling coefficient matrix is input to the output layer, and the cylinder equivalent ratio ATAF Is output. Each coefficient of the coupling coefficient matrix is actually installed with an air-fuel ratio sensor at the exhaust port of each cylinder to actually detect the air-fuel ratio, and for each operation parameter value, the detected cylinder-specific air-fuel ratio as teacher data, It is determined by the back propagation learning algorithm so that the total error function is minimized.

【0025】本実施形態では、図2に示す構造のニュー
ラルネットを3個設けている。具体的には、エンジン1
の始動時(クランキング中)に使用する始動時用のニュ
ーラルネットと、エンジン1の始動後であってLAFセ
ンサ22が活性化していないときに使用するLAFセン
サ不活性時用のニューラルネットと、エンジン1の始動
後であってLAFセンサ22が活性化していているきに
使用するLAFセンサ活性時用のニューラルネットとが
設けられ、各ニューラルネットに対応する結合係数行列
がECU5の記憶手段に格納されている。
In this embodiment, three neural nets having the structure shown in FIG. 2 are provided. Specifically, engine 1
A neural network for starting when the engine is started (during cranking), and a neural network for when the LAF sensor 22 is inactive after the engine 1 is started and the LAF sensor 22 is not activated. A neural network for activation of the LAF sensor, which is used when the LAF sensor 22 is activated after the engine 1 is started, is provided. A coupling coefficient matrix corresponding to each neural network is stored in the storage means of the ECU 5. Have been.

【0026】LAFセンサ活性時用のニューラルネット
の入力層に入力されるエンジン運転パラメータとして
は、本実施形態ではn=13として以下のものを採用し
ている。また、LAFセンサ不活性時用及び始動時用の
ニューラルネットの入力層に入力されるエンジン運転パ
ラメータとしては、本実施形態ではn=10として下記
X11〜X13を除くX1〜X10を採用している。
As the engine operation parameters input to the input layer of the neural network for the activation of the LAF sensor, the following are employed in this embodiment with n = 13. Further, as the engine operation parameters input to the input layers of the neural network for the inactive state of the LAF sensor and for the starting time, X1 to X10 excluding the following X11 to X13 are adopted as n = 10 in the present embodiment. .

【0027】X1=Tout(k) (燃料噴射時間(今
回値)) X2=Tout(k-4) (燃料噴射時間(4TDC前の
値)) X3=TA (吸気温) X4=TW (エンジン水温) X5=NE (エンジン回転数) X6=PBA (吸気管内絶対圧) X7=θTH (スロットル弁開度) X8=LACT (EGR弁リフト量) X9=KCMD(k) (目標空燃比係数(今回値)) X10=KCMD(k-4) (目標空燃比係数(4TDC
前の値)) X11=KACT(k) (検出当量比(今回値)) X12=KACT(k-4) (検出当量比(4TDC前の
値)) X13=ΔKACT(k) (検出当量比変化量=KAC
T(k)−KACT(k-4)) ここで、目標空燃比係数KCMDは、後述する燃料噴射
量Toutの算出式で基本燃料量Tiに乗算される係数
であり、エンジン運転状態に応じて設定される目標空燃
比(A/F)を当量比に換算したものである。また、検
出当量比KACTは、LAFセンサ22によって検出さ
れる空燃比を当量比に換算したものである。添え字(k),
(k-4)は、それぞれ今回値、4TDC前(TDC信号パ
ルスが4回発生する期間前)の値であることを示すため
に付されているものであり、本実施形態ではエンジン1
は4気筒であるので、例えばTout(k)とTout(k-
4)とは、特定の1つの気筒に対応する燃料噴射時間とな
る。添え字(k)が省略されているパラメータは全て今回
値を表している。
X1 = Tout (k) (fuel injection time (current value)) X2 = Tout (k-4) (fuel injection time (value before 4TDC)) X3 = TA (intake temperature) X4 = TW (engine water temperature) X5 = NE (engine speed) X6 = PBA (absolute pressure in intake pipe) X7 = θTH (throttle valve opening) X8 = LACT (EGR valve lift) X9 = KCMD (k) (target air-fuel ratio coefficient (current value) )) X10 = KCMD (k-4) (Target air-fuel ratio coefficient (4TDC
X11 = KACT (k) (Detection equivalent ratio (current value)) X12 = KACT (k-4) (Detection equivalent ratio (value before 4TDC)) X13 = ΔKACT (k) (Detection equivalent ratio change Quantity = KAC
T (k) -KACT (k-4)) Here, the target air-fuel ratio coefficient KCMD is a coefficient by which the basic fuel amount Ti is multiplied by a calculation formula of a fuel injection amount Tout described later, and depends on the engine operating state. The set target air-fuel ratio (A / F) is converted into an equivalent ratio. The detected equivalent ratio KACT is obtained by converting the air-fuel ratio detected by the LAF sensor 22 into an equivalent ratio. Subscript (k),
(k-4) is added to indicate that the value is the current value and the value 4 TDC before (the period before the TDC signal pulse is generated four times), and in this embodiment, the engine 1
Is a four-cylinder, for example, Tout (k) and Tout (k-
4) is the fuel injection time corresponding to one specific cylinder. All parameters for which the subscript (k) is omitted represent the current value.

【0028】なお、以下の説明では、入力パラメータは
表記の煩雑さを避けるためX1〜Xnとして演算式を示
す。
In the following description, the input parameters are represented by X1 to Xn in order to avoid complexity of notation.

【0029】図3は、燃料噴射量Toutを算出する処
理のフローチャートであり、本処理はTDC信号パルス
の発生に同期して実行される。
FIG. 3 is a flowchart of a process for calculating the fuel injection amount Tout. This process is executed in synchronization with the generation of the TDC signal pulse.

【0030】先ずステップS1では、図4に示すHAT
AF算出処理により、上記ニューラルネットを用いた気
筒別当量比HATAFの算出を行う。
First, in step S1, the HAT shown in FIG.
By the AF calculation processing, the cylinder-by-cylinder equivalent ratio HATAF is calculated using the neural network.

【0031】図4のステップS101では、各エンジン
運転パラメータの入力(読み込み)を行い、次いで入力
データの正規化処理を行う(ステップS102)。
In step S101 of FIG. 4, each engine operation parameter is input (read), and then normalization of the input data is performed (step S102).

【0032】具体的には、図5に示すように、先ず入力
データのリミットチェックを行う(ステップS11
1)。すなわち、各入力データが、各入力データ毎に予
め設定された入力上下限値LMTINH,LMTINL
の範囲内にあるか否かを判別し、入力データが入力上限
値LMTINHを越えるときは、その入力データをその
入力上限値LMTINHに設定し、入力下限値LMTI
NLを下回るときは、その入力下限値LMTINLに設
定する処理を行う。例えば、エンジン回転数NEの入力
下限値及び入力上限値をそれぞれNELMTINL,N
ELMTINHとすると、NE<NELMTINLであ
るときは、NE=NELMTINLとし、NE>NEL
MTINHであるときは、NE=NELMTINHとす
る。ここで、入力上下限値LMTINH,LMTINL
は、ニューラルネットの結合係数行列を決定する学習で
使用したデータの最大値及び最小値に設定されており、
装置が正常であるときに各入力データがとりうる上下限
値をLMTH,LMTLとすると、LMTL≦LMTI
NL<LMTINH≦LMTHなる関係を有する。すな
わち、本実施形態では、入力データの値を、実際にエン
ジン運転中にとりうる値の範囲より狭い範囲内に制限す
るようにしている。
Specifically, as shown in FIG. 5, first, a limit check of input data is performed (step S11).
1). That is, each input data is set to the input upper / lower limit values LMTINH, LMTINL preset for each input data.
And if the input data exceeds the input upper limit LMTINH, the input data is set to the input upper limit LMTINH, and the input lower limit LMTIH is set.
If it is lower than NL, a process for setting the input lower limit value LMTINL is performed. For example, the input lower limit value and the input upper limit value of the engine speed NE are respectively set to NELMTNILL, N
Assuming that ELMTINH is satisfied, if NE <NELMTINL, NE = NELMTINL, and NE> NEL
When it is MTINH, NE = NELMTINH. Here, input upper and lower limit values LMTINH, LMTINL
Is set to the maximum and minimum values of the data used in learning to determine the coupling coefficient matrix of the neural network,
Assuming that upper and lower limits that each input data can take when the device is normal are LMTH and LMTL, LMTL ≦ LMTI
It has a relationship of NL <LMTINH ≦ LMTH. That is, in the present embodiment, the value of the input data is limited to a range narrower than the range of values that can be actually taken during operation of the engine.

【0033】これは、ニューラルネットの特性、すなわ
ちニューラルネットの学習範囲を越える入力データ値に
対する出力値が、所望値から著しくずれる可能性がある
こと、及び学習範囲を越える入力データ値は、学習範囲
内の最も近い値に代えて使用することにより、ニューラ
ルネットの出力値として所望値そのものは得られないに
しても、制御性能を著しく低下させることのない出力値
が得られることに着目したからである。そしてこのよう
な構成を採用することにより、学習で使用するデータの
範囲が広くなり過ぎることを防止し、ニューラルネット
の結合係数行列決定に要する工数を低減することが可能
となる。また、出力値に対してリミット処理を施す場合
のような不具合が発生せず、ニューラルネットの特性を
生かしつつ、最終的な制御量(燃料噴射量)が、著しく
不適切な値となることのない、良好なエンジン制御を行
うことができる。
This is because the characteristics of the neural network, that is, the output value corresponding to the input data value exceeding the learning range of the neural network may deviate significantly from the desired value. By using in place of the closest value in the above, even if the desired value itself cannot be obtained as the output value of the neural network, it is possible to obtain an output value that does not significantly reduce the control performance. is there. By adopting such a configuration, it is possible to prevent the range of data used in learning from becoming too wide, and to reduce the number of steps required for determining a coupling coefficient matrix of a neural network. In addition, a problem such as a case where a limit process is performed on the output value does not occur, and the final control amount (fuel injection amount) becomes extremely inappropriate while taking advantage of the characteristics of the neural network. No good engine control can be performed.

【0034】入力上下限値は、例えば以下のように設定
される(「入力下限値〜入力上限値」で示す)。
The input upper and lower limits are set, for example, as follows (indicated by "input lower limit to input upper limit").

【0035】 X1,X2(TOUT):2msec〜8msec X3(TA):−25℃〜50℃ X4(TW):−25℃〜85℃ X5(NE):始動時 200rpm〜500rpm 始動後 1000rpm〜3000rpm X6(PBA):260mmHg〜560mmHg X7(θTH):始動時 0度(全閉固定) 始動後 10度〜30度 X8(LACT):LACTMIN(全閉)〜LACTMAX(全開) X9,X10(KCMD):0.67〜1.16(A/F換算 22〜12. 7) X11,X12(KACT):(KCMD−0.136)〜(KCMD+0. 135)(A/F換算 (A/F(KCMD)+2)〜(A/F(KCMD)− 2) X13(ΔKACT):−0.034〜0.034(A/F換算 0.5〜− 0.5) ここで、検出当量比KACTの入力上下限値は、対応す
る時点の目標空燃比係数KCMDを基準として、±2A
/Fの範囲となるように設定されている。
X1, X2 (TOUT): 2 msec to 8 msec X3 (TA): −25 ° C. to 50 ° C. X4 (TW): −25 ° C. to 85 ° C. X5 (NE): At start 200 rpm to 500 rpm After start 1000 rpm to 3000 rpm X6 (PBA): 260 mmHg to 560 mmHg X7 (θTH): 0 ° at start (fully closed fixed) 10 ° to 30 ° after start X8 (LACT): LACTMIN (fully closed) to LACTMAX (fully open) X9, X10 (KCMD) : 0.67 to 1.16 (A / F conversion 22 to 12.7) X11, X12 (KACT): (KCMD-0.136) to (KCMD + 0.135) (A / F conversion (A / F (KCMD) ) +2) to (A / F (KCMD) −2) X13 (ΔKACT): −0.034 to 0.034 (A / F conversion 0.5 to −) .5) where the input on the lower limit value of the detected equivalent ratio KACT, based on the target air-fuel ratio coefficient KCMD corresponding point, ± 2A
/ F.

【0036】続くステップS112では、入力データX
i(i=1〜n)を下記式に適用して、正規化データN
Xiを算出する。
In the following step S112, the input data X
i (i = 1 to n) is applied to the following equation to obtain normalized data N
Xi is calculated.

【0037】 NXi=(Xi−CXi)/CXi (i=1〜n) ここで、CXiは、上記入力上下限値の中央値である。
なお、上記入力データのうち、検出当量比変化量ΔKA
CTは中央値が「0」であるので、この正規化演算は行
わない。
NXi = (Xi−CXi) / CXi (i = 1 to n) where CXi is the median of the input upper and lower limits.
In the input data, the detected equivalent ratio change amount ΔKA
Since the median value of CT is “0”, this normalization operation is not performed.

【0038】このように、正規化することにより、すべ
ての入力データは中央値を「0」とするデータに変換さ
れるので、シグモイド関数のテーブルを1つ設けるだけ
で、シグモイド関数の演算を実行することが可能とな
る。
As described above, by normalizing, all the input data are converted into data having a median value of "0", so that the calculation of the sigmoid function is executed only by providing one table of the sigmoid function. It is possible to do.

【0039】図4にもどり、ステップS103では図6
に示す中間層の演算を行う。すなわち、図6のステップ
S121では、エンジンの始動時であることを「1」で
示す始動フラグFSTARTが「1」か否かを判別し、
FSTART=1であって始動時であるときは、始動時
用の結合係数行列を選択し(ステップS125)、FS
TART=0であって始動後であるときは、LAFセン
サ22が活性化していることを「1」で示す活性化フラ
グFLAFACTが「1」か否かを判別する(ステップ
S122)。そして、FLAFACT=0であってLA
Fセンサ22の不活性時は、LAFセンサ不活性時用の
結合係数行列を選択し(ステップS124)、FLAF
ACT=1であってLAFセンサ22の活性時は、LA
Fセンサ活性時用の結合係数行列を選択する(ステップ
S123)。このとき、ステップS123〜S125で
は、下記ステップS125の演算で使用する第1の結合
係数行列[aji]だけでなく、後述する出力層の演算で
使用する第2の結合係数行列[bj]も同時に選択す
る。この選択処理が、3つのニューラルネットを切り換
える処理に対応する。
Returning to FIG. 4, in step S103, FIG.
The calculation of the intermediate layer shown in FIG. That is, in step S121 of FIG. 6, it is determined whether or not a start flag FSTART indicating "1" indicating that the engine is being started is "1".
When FSTART = 1 and at the time of starting, a coupling coefficient matrix for starting is selected (step S125), and FS
If TART = 0 and after starting, it is determined whether or not an activation flag FLAFACT indicating “1” that the LAF sensor 22 is activated is “1” (step S122). And if FLAFACT = 0 and LA
When the F sensor 22 is inactive, a coupling coefficient matrix for when the LAF sensor is inactive is selected (step S124), and the FLAF is selected.
When ACT = 1 and the LAF sensor 22 is active, LA
A coupling coefficient matrix for F sensor activation is selected (step S123). At this time, in steps S123 to S125, not only the first coupling coefficient matrix [aji] used in the operation of the following step S125 but also the second coupling coefficient matrix [bj] used in the operation of the output layer described later are simultaneously performed. select. This selection processing corresponds to processing for switching between three neural nets.

【0040】ここで、LAFセンサ22が活性化したか
否かの判別は、例えばセンサ素子の抵抗値、またはLA
Fセンサ22の活性化を早めるためのヒータの抵抗値を
用いた公知の手法により行う。
Here, whether or not the LAF sensor 22 has been activated is determined by, for example, the resistance value of the sensor element or the LA value.
This is performed by a known method using a resistance value of a heater for hastening the activation of the F sensor 22.

【0041】続くステップS126では、下記数式1に
よる正規化データNXiに第1の結合係数行列[aji]
(i=1〜n,j=1〜m)を乗算する行列演算(ステ
ップS126)を行い、第1中間変数YA1〜YAmす
る。ここで、第1中間変数YAjの個数mは、中間層の
細胞数に対応し、例えばm=20程度とする。細胞数を
増加させると、精度は向上するが演算量が増加するの
で、両者を勘案して細胞数mを決定する。
In the following step S126, the first coupling coefficient matrix [aji] is added to the normalized data NXi obtained by the following equation (1).
(I = 1 to n, j = 1 to m) are multiplied by a matrix operation (step S126) to perform first intermediate variables YA1 to YAm. Here, the number m of the first intermediate variables YAj corresponds to the number of cells in the intermediate layer, and for example, m is about 20. When the number of cells is increased, the accuracy is improved but the amount of calculation is increased. Therefore, the number m of cells is determined in consideration of both.

【0042】[0042]

【数1】 次いで第1中間変数YA1〜YAmについてテーブル検
索によるシグモイド関数演算を行い、第2中間変数YB
1〜YBmを算出する(ステップS122)。本実施形
態では、シグモイド関数として数式2を用いることと
し、この関数の入出力特性は図8に示すようになる。数
式2は原点に対して対象な奇関数であるので、実際に
は、図8のx≧0の領域についてのyを算出するための
テーブルが設定されており、x<0の領域については、
|x|でテーブル検索を行い、検索値yの符号をマイナ
スとすることにより、シグモイド関数演算を行う。
(Equation 1) Next, a sigmoid function operation by table search is performed on the first intermediate variables YA1 to YAm, and the second intermediate variable YB
1 to YBm are calculated (step S122). In this embodiment, Equation 2 is used as the sigmoid function, and the input / output characteristics of this function are as shown in FIG. Since Equation 2 is an odd function symmetrical with respect to the origin, a table for calculating y for the region of x ≧ 0 in FIG. 8 is actually set. For the region of x <0,
By performing a table search with | x | and setting the sign of the search value y to a minus value, a sigmoid function operation is performed.

【0043】[0043]

【数2】y=2/(1+exp(−2x))−1 ここで、数式2をy=SGM(x)と表すと、ステップ
S127における演算は、数式3のように表される。
[Mathematical formula-see original document] y = 2 / (1 + exp (-2x))-1 Here, when Expression 2 is represented as y = SGM (x), the operation in step S127 is represented as Expression 3.

【0044】[0044]

【数3】YBj=SGM(YAj) (j=1〜m) 図4に戻りステップS104では、出力層の演算を行
う。すなわち、図7に示すように、第2中間変数YBj
に第2の結合係数行列(行ベクトル)[bj](j=1
〜m)を乗算して第3中間変数YCを算出する行列演算
(ステップS131)と、第3中間変数YCについてテ
ーブル検索を行い、出力データZを算出するシグモイド
関数演算(ステップS132)とを実行する。これらの
演算は、下記数式4及び5で表される。
## EQU3 ## YBj = SGM (YAj) (j = 1 to m) Returning to FIG. 4, in step S104, the operation of the output layer is performed. That is, as shown in FIG. 7, the second intermediate variable YBj
In the second coupling coefficient matrix (row vector) [bj] (j = 1
To m) to calculate a third intermediate variable YC (step S131), and a sigmoid function operation to perform a table search on the third intermediate variable YC and calculate output data Z (step S132). I do. These operations are represented by the following Expressions 4 and 5.

【0045】[0045]

【数4】 (Equation 4)

【0046】[0046]

【数5】Z=SGM(YC) そして、図4のステップS105では、出力データZの
逆正規化処理を行い、気筒別当量比HATAFを算出す
る。逆正規化処理は下記数式6により行われる。
## EQU5 ## In step S105 of FIG. 4, the output data Z is inversely normalized, and the cylinder-by-cylinder equivalent ratio HATAF is calculated. The inverse normalization processing is performed by the following equation (6).

【0047】[0047]

【数6】HATAF=Z×HATAFC+HATAFC ここで、HATAFCは、理論空燃比相当の当量比1.
0に設定されている中央値である。
HATAF = Z × HATAFC + HATAFC Here, HATAFC is an equivalent ratio of 1. that is equivalent to the stoichiometric air-fuel ratio.
Median value set to zero.

【0048】以上の数式1〜6の演算は、TDC信号パ
ルスの発生に同期して実行されるので、順次出力される
気筒別当量比HATAF(k),HATAF(k+1),HAT
AF(k+2),HATAF(k+3)は、4気筒のそれぞれに対
応した当量比を表し、HATAF(k+4)の対応気筒はH
ATAF(k)と同一である。
The calculations of the above equations 1 to 6 are executed in synchronization with the generation of the TDC signal pulse, so that the cylinder-by-cylinder equivalent ratios HATAF (k), HATAF (k + 1), HAT are sequentially output.
AF (k + 2) and HATAF (k + 3) represent equivalent ratios corresponding to each of the four cylinders, and the corresponding cylinder of HATAF (k + 4) is H
Same as ATAF (k).

【0049】なお、数式1及び4で使用される結合係数
行列[aji],[bj](j=1〜m)は、前述した
ように教師データを用いた学習により予め決定されたも
のである。
The coupling coefficient matrices [aji] and [bj] (j = 1 to m) used in Equations 1 and 4 are determined in advance by learning using teacher data as described above. .

【0050】以上のように本実施形態では、ニューラル
ネットを用いて気筒別当量比HATAFを算出するよう
にしたので、オブザーバを用いて気筒別当量比を算出す
る場合に比べて、遅れのない気筒別空燃比の推定を行う
ことができる。すなわち、エンジン運転状態が変化する
過渡状態においても正確な気筒別空燃比を得ることがで
きる。
As described above, in this embodiment, the cylinder-by-cylinder equivalent ratio HATAF is calculated by using a neural network. Therefore, compared to a case where the cylinder-by-cylinder equivalent ratio is calculated by using an observer, the cylinder having no delay is used. The estimation of another air-fuel ratio can be performed. That is, an accurate cylinder-by-cylinder air-fuel ratio can be obtained even in a transient state in which the engine operating state changes.

【0051】以上が図3のステップS1における気筒別
当量比算出処理であり、続く図3のステップS2では、
始動フラグFSTARTが「1」か否かを判別し、FS
TART=0であって始動時でないときは、活性化フラ
グFLAFACTが「1」か否かを判別する(ステップ
S3)。そして、FSTART=1であって始動時であ
るとき、またはFLAFACT=0であってLAFセン
サ22が活性化していないときは、ステップS4に進
む。
The above is the cylinder-by-cylinder equivalence ratio calculation processing in step S1 of FIG. 3. In step S2 of FIG.
It is determined whether or not the start flag FSTART is "1", and FS is determined.
If TART = 0 and it is not at the time of starting, it is determined whether or not the activation flag FLAFACT is "1" (step S3). When FSTART = 1 and the engine is started, or when FLAFACT = 0 and the LAF sensor 22 is not activated, the process proceeds to step S4.

【0052】ステップS4では、気筒別に得られる当量
比の時系列データHATAF(k),HATAF(k+4),H
ATAF(k+8),HATAF(k+12),…に対してハイパ
スフィルタ処理を施す。具体的には、例えば下記数式に
より、気筒別当量比変化量ΔA/Fを算出する。
In step S4, time series data HATAF (k), HATAF (k + 4), H
A high-pass filter process is performed on ATAF (k + 8), HATAF (k + 12),. Specifically, the cylinder-by-cylinder equivalent ratio change amount ΔA / F is calculated by, for example, the following equation.

【0053】 ΔA/F=HATAF(k)−HATAF(k-4) なお、ハイパスフィルタ処理は、これに限るものではな
く、例えば周知の平均化処理若しくはなまし処理を上記
時系列データに対して行い、元のデータから該平均化若
しくはなまし処理後のデータを減算する処理を行っても
よい。
ΔA / F = HATAF (k) −HATAF (k−4) The high-pass filter processing is not limited to this. For example, a well-known averaging processing or smoothing processing is performed on the time-series data. Then, a process of subtracting the data after the averaging or the averaging process from the original data may be performed.

【0054】続くステップS5では、気筒別当量比変化
量ΔA/Fのリミット処理を行う。具体的には、例えば
気筒別当量比変化量ΔA/Fが変化量上限値ΔA/FL
MTH(例えば0.034(A/F換算 −0.5))
を越えたときは、ΔA/F=ΔA/FLMTHとし、変
化量下限値ΔA/FLMTL(例えば−0.034(A
/F換算 0.5))を下回ったときは、ΔA/F=Δ
A/FLMTLとする。
In the following step S5, a limit process for the cylinder-by-cylinder equivalent ratio change amount ΔA / F is performed. Specifically, for example, the cylinder-by-cylinder equivalent ratio change amount ΔA / F is equal to the change amount upper limit value ΔA / FL.
MTH (for example, 0.034 (A / F conversion -0.5))
Is exceeded, ΔA / F = ΔA / FLMTH, and the variation lower limit value ΔA / FLMTL (for example, −0.034 (A
/ F conversion 0.5)), ΔA / F = Δ
A / FLMTL.

【0055】次いで下記数式7により、燃料噴射量To
utを算出する(ステップS6)。
Next, the fuel injection amount To is calculated by the following equation (7).
ut is calculated (step S6).

【0056】[0056]

【数7】Tout=Ti×KCMD+KP1×ΔA/F
+TIVB ここで、Tiは、エンジン回転数NE及び吸気管内絶対
圧PBAに応じて設定される基本燃料量であり、KCM
Dは前述した目標空燃比係数、KP1は例えば負の所定
値(例えば−0.05)に設定される比例ゲイン、TI
VBは、燃料噴射弁6に駆動電力を供給するバッテリの
出力電圧に応じて設定される補正項である。
## EQU7 ## Tout = Ti × KCMD + KP1 × ΔA / F
+ TIVB Here, Ti is a basic fuel amount set according to the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA.
D is the aforementioned target air-fuel ratio coefficient, KP1 is a proportional gain set to, for example, a negative predetermined value (for example, -0.05), TI
VB is a correction term that is set according to the output voltage of a battery that supplies drive power to the fuel injection valve 6.

【0057】数式7による演算も、気筒別当量比HAT
AFと同様にTDC信号パルスの発生に同期して実行さ
れるので、順次出力される燃料噴射量Tout(k),T
out(k+1),Tout(k+2),Tout(k+3)は、4気
筒のそれぞれに対応した燃料噴射量を表し、Tout(k
+4)の対応気筒はTout(k)と同一である。
The calculation based on Equation 7 is also equivalent to the cylinder equivalent ratio HAT.
Since it is executed in synchronization with the generation of the TDC signal pulse similarly to AF, the sequentially output fuel injection amounts Tout (k), Tout (k)
out (k + 1), Tout (k + 2), and Tout (k + 3) represent the fuel injection amount corresponding to each of the four cylinders, and Tout (k
The corresponding cylinder of +4) is the same as Tout (k).

【0058】ステップS4〜S6の処理(特許請求の範
囲に記載した第1演算手段に対応する)は、LAFセン
サ22の活性化前は、検出当量比KACTをニューラル
ネットの入力パラメータとしていないため、エンジンの
個体差や蒸発燃料の吸気管へのパージなど影響で、推定
した気筒別当量比HATAFの絶対値の信頼性が低くな
ることを考慮し、気筒別当量比HATAFの変化量ΔA
/Fのみに応じたフィードバック制御を行うようにした
ものである。
In the processing of steps S4 to S6 (corresponding to the first calculating means described in the claims), before the activation of the LAF sensor 22, the detected equivalent ratio KACT is not used as an input parameter of the neural network. Considering that the reliability of the estimated absolute value of the cylinder-specific equivalence ratio HATAF becomes low due to the individual difference of the engine or the effect of purging the fuel vapor into the intake pipe, the variation ΔA of the cylinder-specific equivalence ratio HATAF is considered.
The feedback control according to only / F is performed.

【0059】一方ステップS3おいてFLAFACT=
1であって、LAFセンサ22が活性化しているとき
は、気筒別当量比HATAFに応じたPID制御によ
り、気筒別空燃比補正係数KAF#N(N=1〜4)を
算出する(ステップS7)。具体的には、下記数式式8
に、目標当量比KCMDと気筒別当量比HATAFとの
偏差DKAF(=KCMD−HATAF)を適用して、
比例項KAFP、積分項KAFI及び微分項KAFDを
算出し、数式9により気筒別補正係数KAF#Nを算出
する。
On the other hand, in step S3, FLAFACT =
When the LAF sensor 22 is activated, the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio correction coefficient KAF # N (N = 1 to 4) is calculated by PID control according to the cylinder-by-cylinder equivalent ratio HATAF (step S7). ). Specifically, the following formula 8
Is applied to the deviation DKAF (= KCMD-HATAF) between the target equivalent ratio KCMD and the cylinder equivalent ratio HATAF.
A proportional term KAFP, an integral term KAFI, and a derivative term KAFD are calculated, and a cylinder-specific correction coefficient KAF # N is calculated by Expression 9.

【0060】[0060]

【数8】KAFP(k)=DKAF(k)×KP2 KAFI(k)=DKAF(k)×KI2+KAFI(k-4) KAFD(k)=(DKAF(k)−DKAF(k-4))×KD
2 ここで、KP2,KI2及びKD2は、それぞれ比例ゲ
イン、積分ゲイン及び微分ゲインである。
KAFP (k) = DKAF (k) × KP2 KAFI (k) = DKAF (k) × KI2 + KAFI (k−4) KAFD (k) = (DKAF (k) −DKAF (k−4)) × KD
2 Here, KP2, KI2, and KD2 are a proportional gain, an integral gain, and a derivative gain, respectively.

【0061】[0061]

【数9】 KAF#N=KAFP(k)+KAFI(k)+KAFD(k) 続くステップS8では、下記数式10により、燃料噴射
量Toutを算出する。
KAF # N = KAFP (k) + KAFI (k) + KAFD (k) In the next step S8, the fuel injection amount Tout is calculated by the following equation (10).

【0062】[0062]

【数10】 Tout=Ti×KCMD×KAF#N+TIVB ステップS7、S8の処理(特許請求の範囲に記載した
第2演算手段に対応する)は、LAFセンサ22の活性
化後は、検出当量比KACTを入力パラメータとするニ
ューラルネットを用いて気筒別当量比HATAFが算出
されるので、HATAF値の絶対値も信頼性が高いこと
を考慮して、通常の気筒別PID制御によりフィードバ
ック制御を行うようにしたものである。
Tout = Ti × KCMD × KAF # N + TIVB The processing in steps S7 and S8 (corresponding to the second calculating means described in the claims) is performed after the activation of the LAF sensor 22 and the detected equivalent ratio KACT. Since the cylinder-by-cylinder equivalence ratio HATAF is calculated by using a neural network having the input parameter as a parameter, feedback control is performed by ordinary cylinder-by-cylinder PID control in consideration of the high reliability of the absolute value of the HATAF value. It was done.

【0063】数式7または10を用いて燃料噴射量To
utを算出することにより、ニューラルネットを用いて
算出した気筒別当量比HATAFに応じて、各気筒の空
燃比が目標空燃比係数KCMDに対応する空燃比と一致
するように制御することができ、従来のオブザーバを用
いた制御に比べて応答性と安定性に優れた空燃比フィー
ドバック制御を行うことができる。
Using the equation (7) or (10), the fuel injection amount To
By calculating ut, it is possible to perform control so that the air-fuel ratio of each cylinder matches the air-fuel ratio corresponding to the target air-fuel ratio coefficient KCMD according to the cylinder equivalent ratio HATAF calculated using the neural network, It is possible to perform air-fuel ratio feedback control that is superior in responsiveness and stability as compared with control using a conventional observer.

【0064】また、気筒別当量比HATAFを算出する
ためのニューラルネットを、始動時用、LAFセンサ不
活性時用及びLAFセンサ活性時用の3個設け、エンジ
ンの運転状態又はLAFセンサの活性状態に応じて切り
換えて使用するようにしたので、それぞれの状態におい
て適切な気筒別当量比を得ることができる。そして、そ
のようにして得られた気筒別当量比HATAFに応じて
燃料噴射量Toutが制御されるので、機関運転状態の
広い範囲に亘ってより高精度の空燃比制御を行うことが
できる。
Further, three neural nets for calculating the cylinder-by-cylinder equivalent ratio HATAF are provided for starting, when the LAF sensor is inactive, and when the LAF sensor is active, and the operating state of the engine or the active state of the LAF sensor is provided. In this case, an appropriate cylinder-by-cylinder equivalent ratio can be obtained in each state. Then, since the fuel injection amount Tout is controlled according to the cylinder-by-cylinder equivalence ratio HATAF thus obtained, more accurate air-fuel ratio control can be performed over a wide range of the engine operating state.

【0065】また、LAFセンサ不活性時には、気筒別
当量比HATAFの変化量ΔA/Fに応じたフィードバ
ック制御を行い、LAFセンサ活性時は気筒別当量比H
ATAFと目標空燃比係数KCMDとの偏差DKAFに
応じた通常の気筒別フィードバック制御を行うようにし
たので、気筒別当量比HATAFの絶対値の信頼性に応
じた適切な気筒別空燃比制御を行うことができる。
When the LAF sensor is inactive, feedback control is performed in accordance with the variation ΔA / F of the cylinder-by-cylinder equivalent ratio HATAF.
Since the normal cylinder-by-cylinder feedback control according to the deviation DKAF between the ATAF and the target air-fuel ratio coefficient KCMD is performed, appropriate cylinder-by-cylinder air-fuel ratio control is performed according to the reliability of the absolute value of the cylinder equivalent ratio HATAF. be able to.

【0066】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、
始動時用及びLAFセンサ不活性時用のニューラルネッ
トについては、入力データを以下の運転パラメータとし
てもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example,
Regarding the neural network for starting and the time when the LAF sensor is inactive, the input data may be the following operating parameters.

【0067】X1=Tout(k) (燃料噴射時間(今
回値)) X2=Tout(k-4) (燃料噴射時間(4TDC前の
値)) X3=Tout(k-12) (燃料噴射時間(12TDC前
の値)) X4=TW (エンジン水温) X5=NE (エンジン回転数) X6=PBA (吸気管内絶対圧) X7=TCOUNT (エンジン始動開始時点からのT
DC信号パルスの発生数) また、上述した実施形態では、複数のニューラルネット
を、始動時用、LAFセンサ不活性時用及びLAFセン
サ活性時用としたが、エンジン始動後においては、エン
ジン水温TWが所定温度(例えば30℃)より高温か低
温かによって、高温時用のニューラルネットと低温時用
のニューラルネットを切り換えて使用するようにしてよ
い。また、エンジン水温TWの高温時と低温時のそれぞ
れにおいて、LAFセンサ活性時用と不活性時用のニュ
ーラルネット(全部で4個のニューラルネット)を設け
るようにしてもよい。さらに、エンジン回転数NE及び
吸気管内絶対圧PBAによって定義される複数の運転領
域を設定し、その複数の運転領域のそれぞれに対応した
ニューラルネットを設けるようにしてよい。
X1 = Tout (k) (fuel injection time (current value)) X2 = Tout (k-4) (fuel injection time (value before 4 TDC)) X3 = Tout (k-12) (fuel injection time ( X4 = TW (engine water temperature) X5 = NE (engine speed) X6 = PBA (intake pipe absolute pressure) X7 = TCOUNT (T from engine start time)
In the above-described embodiment, the plurality of neural nets are used for starting, when the LAF sensor is inactive, and when the LAF sensor is active. However, after the engine is started, the engine water temperature TW is changed. Depending on whether the temperature is higher or lower than a predetermined temperature (for example, 30 ° C.), the neural network for high temperature and the neural network for low temperature may be switched and used. Neural networks for the activation and inactivation of the LAF sensor (a total of four neural nets) may be provided when the engine water temperature TW is high and low, respectively. Further, a plurality of operating regions defined by the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA may be set, and a neural network corresponding to each of the plurality of operating regions may be provided.

【0068】また、気筒別当量比HATAF(k),HA
TAF(k+1),HATAF(k+2),HATAF(k+3),H
ATAF(k+4),…の時系列データに適当な重み付けを
して平均化することにより、排気管集合部における集合
部当量比HATAFMIXを算出し、この集合部当量比
HATAFMIXに応じて燃料噴射量Toutを算出す
るようにしてもよい。あるいは、ニューラルネット自体
を、集合部当量比HATAFMIXを出力する構造とし
てもよい。
The cylinder equivalent ratio HATAF (k), HA
TAF (k + 1), HATAF (k + 2), HATAF (k + 3), H
The time series data of ATAF (k + 4),... Are appropriately weighted and averaged to calculate an assembly equivalent ratio HATAFMIX in the exhaust pipe assembly, and the fuel injection is performed in accordance with the assembly equivalent ratio HATAFMIX. The quantity Tout may be calculated. Alternatively, the neural network itself may be configured to output the aggregate equivalent ratio HATAFMIX.

【0069】また上述した実施形態のおけるニューラル
ネットの入力パラメータ値のリミット処理は、エンジン
運転パラメータを入力とするニューラルネットを用いた
エンジンの点火時期制御、EGR弁の開弁量制御、ある
いは吸気弁又は排気弁のバルブタイミングの制御などに
も適用できるものである。
In the above-described embodiment, the process of limiting the input parameter values of the neural network is performed by controlling the ignition timing of the engine, controlling the opening amount of the EGR valve, or controlling the intake valve by using the neural network inputting the engine operating parameters. Alternatively, the present invention can be applied to control of the valve timing of an exhaust valve.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上詳述したよう本発明によれば、ニュ
ーラルネットに入力される機関運転パラメータの値が、
機関の運転中に実際にとりうる値の範囲より狭い範囲内
に制限され、機関の作動が制御されるので、機関運転パ
ラメータ値が極端に大きい値又は小さい値となった場合
でもニューラルネットの出力が所望値から著しくずれる
ことが無く、良好な機関作動制御を行うことができる。
また、ニューラルネットの入力データの範囲を狭くでき
るので、学習によりニューラルネットの結合係数を決定
する際の工数を低減することができる。
According to the present invention, as described in detail above, the value of the engine operation parameter input to the neural network is:
Since the operation of the engine is controlled within a range narrower than the range of values that can be actually taken during operation of the engine, even if the engine operation parameter value becomes extremely large or small, the output of the neural network is not changed. Good engine operation control can be performed without remarkably deviating from the desired value.
Also, since the range of the input data of the neural network can be narrowed, the number of steps for determining the coupling coefficient of the neural network by learning can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態にかかる内燃機関とその
制御装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control device thereof according to an embodiment of the present invention.

【図2】ニューラルネットの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a neural network.

【図3】燃料噴射量算出処理のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of a fuel injection amount calculation process.

【図4】気筒別当量比の算出を行う処理のフローチャー
トである。
FIG. 4 is a flowchart of a process for calculating a cylinder equivalent ratio.

【図5】入力データの正規化を行う処理のフローチャー
トである。
FIG. 5 is a flowchart of processing for normalizing input data.

【図6】ニューラルネットの中間層における演算に相当
する処理のフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of a process corresponding to an operation in a hidden layer of the neural network.

【図7】ニューラルネットの出力層における演算に相当
する処理のフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart of a process corresponding to a calculation in an output layer of the neural network.

【図8】シグモイド関数を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a sigmoid function.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内燃エンジン 2 吸気管 4 スロットル弁開度センサ 5 電子コントロールユニット(入力制限手段) 6 燃料噴射弁 12 吸気管内絶対圧センサ 13 吸気温センサ 14 エンジン水温センサ 15 エンジン回転数センサ 21 排気管 22 空燃比センサ REFERENCE SIGNS LIST 1 internal combustion engine 2 intake pipe 4 throttle valve opening sensor 5 electronic control unit (input limiting means) 6 fuel injection valve 12 intake pipe absolute pressure sensor 13 intake temperature sensor 14 engine water temperature sensor 15 engine speed sensor 21 exhaust pipe 22 air-fuel ratio Sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の運転パラメータを入力とする
ニューラルネットを用いて、前記機関の作動を制御する
内燃機関の制御装置において、 前記ニューラルネットに入力される前記運転パラメータ
の値を、前記機関の運転中に実際にとりうる値の範囲よ
り狭い範囲内に制限する入力制限手段を備えることを特
徴とする内燃機関の制御装置。
1. A control device for an internal combustion engine that controls the operation of an internal combustion engine by using a neural network that inputs an operation parameter of the internal combustion engine, wherein a value of the operation parameter input to the neural network is determined by the engine An input limiting means for limiting the value to a range narrower than a range of values that can be actually taken during the operation of the internal combustion engine.
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